חלקיק יסודי

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

חלקיק יסודי או חלקיק אלמנטרי הוא חלקיק שאינו מורכב מחלקיקים אחרים. פיזיקת החלקיקים מתארת כיצד מורכבים החלקיקים האחרים מחלקיקים יסודיים. לדוגמה, האטום מורכב מחלקיקים קטנים יותר - אלקטרונים, פרוטונים ונייטרונים. הפרוטונים והנייטרונים, בתורם, מורכבים מחלקיקים יסודיים יותר, הידועים בשם קווארקים. חקר החלקיקים היסודיים הוא שלב מתקדם במאמצי האדם להבין את מבנה החומר.

תוכן עניינים

1 המודל הסטנדרטי
2 מעבר למודל הסטנדרטי
- 2.1 סימטריית-על
- 2.2 תורת המיתרים
3 ראו גם

[עריכה] המודל הסטנדרטי

המודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים מכיל 12 סוגים יסודיים של פרמיונים ("חלקיקי החומר") ו-12 סוגים יסודיים של בוזונים ("חלקיקי הקרינה"), ובנוסף הוא מתאר את האנטי-חלקיקים שלהם. אך למרות זאת, המודל הסטנדרטי נחשב תאוריה חלקית בלבד, יותר מאשר תאוריה בסיסית המתארת את כל היקום. הסיבה העיקרית לכך היא שהמודל אינו מתיישב בצורה מלאה עם תיאורית הכבידה של איינשטיין. ככל הנראה ישנם עוד חלקיקים יסודיים שאינם מתוארים במודל הסטנדרטי, כמו הגרביטון, החלקיק שצפוי לשאת את כח הכבידה, או חלקיקי-העל, אותם חלקיקים-שותפים של כל חלקיק רגיל, אותם חוזות תאוריות של סימטריית-על.

[עריכה] 12 היסודיים

12 החלקיקים הפרמיוניים היסודיים נחלקים לשלושה "דורות", כשבכל דור ארבעה חלקיקים. שישה מחלקיקים אלה הם הקווארקים. השישה הנותרים הם לפטונים, שמתוכם שלושה הם נייטרינואים, ושלושת הנותרים הם בעלי מטען חשמלי של -1: האלקטרון ושני "בני-דודיו", המיואון והטאו.

[עריכה] אנטי-חלקיקים

ישנם גם 12 אנטי-חלקיקים פרמיוניים יסודיים, המקבילים ל-12 שתוארו למעלה. הפוזיטרון (e⁺) מקביל לאלקטרון ויש לו מטען חשמלי של +1. "בני-דודיו" הם האנטי-מיואון החיובי, μ⁺, והאנטי-טאו החיובי, τ⁺. האנטי-קווארקים הם: אנטי-קווארק למעלה $\bar{u}$ , אנטי-קווארק למטה $\bar{d}$ , אנטי-קווארק קסום $\bar{c}$ , אנטי-קווארק מוזר $\bar{s}$ , אנטי-קווארק עליון $\bar{t}$ ואנטי-קווארק תחתון $\bar{b}$ . האנטי-נייטרינואים הם: האנטי-נייטרינו אלקטרוני $\bar{\nu}_e$ , האנטי-נייטרינו המיואוני $\bar{\nu}_\mu$ ואנטי-נייטרינו הטאואוני $\bar{\nu}_\tau$ .

[עריכה] קווארקים

קווארקים ואנטי-קווארקים מעולם לא נצפו כאשר הם לבדם. קווארק יכול להתקיים, למשל, כאשר הוא מצוות עם אנטי-קווארק, ובכך ליצור מזון: לקווארק יש "צבע" (ראו מטען צבע) ולאנטי-קווארק יש "אנטי-צבע" תואם. הצבע והאנטי-צבע מבטלים האחד את השני, ויוצרים שחור (כלומר, אי נוכחותו של מטען צבע כלל). אפשרות אחרת היא ששלושה קווארקים יתקיימו יחד, וייצרו באריון: לקווארק אחד יש צבע "אדום", לאחר "כחול" ולאחרון "ירוק". שלושת הצבעים הללו יחדיו יוצרים צבע "לבן" (כלומר, מטען צבע נייטרלי). אפשרות שלישית היא ששלושה אנטי-קווארקים יתקיימו יחד ויצרו אנטי-באריון: קווארק אחד הוא "אנטי-אדום", אחר הוא "אנטי-כחול" והאחרון "אנטי-ירוק" שלושת הצבעים הללו יחד יוצרים את הצבע ה"אנטי-לבן" (כלומר, נייטרלי). התוצאה היא שצבעים (או אנטי-צבעים) אינם יכולים להיות מבודדים, אך קווארקים נושאים צבע, ואנטי-קווארקים נושאים אנטי-צבע.

[עריכה] גלואונים

שמונה מתוך 12 הבוזונים היסודיים הם גלואונים. הגלואונים נושאים את הכוח הגרעיני החזק, והם נושאים צבע וגם אנטי-צבע.

[עריכה] בוזונים אלקטרו-חלשים

מתוך ארבעת הבוזונים הנותרים, שלושה נושאים את הכוח הגרעיני החלש: אלה הם בוזוני W ו-Z. הבוזון היסודי האחרון הוא הפוטון הנושא את הכוח האלקטרומגנטי.

[עריכה] בוזון היגס

על-אף שהכוחות החלש והאלקטרומגנטי נראים לנו שונים למדי בחיינו הרגילים, התאוריה מנבאת כי שני הכוחות צפויים להתאחד באנרגיות גבוהות במיוחד, ולהיות כוח אלקטרו-חלש. הסיבה להבדל זה באנרגיות נמוכות צפוי להיות קיומו של בוזון היגס. בתהליך של שבירת סימטריה ספונטנית, חלקיק ההיגס בוחר כיוון מסוים במרחב אלקטרו-חלש הגורם לשלושה חלקיקים אלקטרו-חלשים להפוך להיות מאוד כבדים (הבוזונים הכבדים) ולאחד אחר שיהיה חסר מסה (הפוטון האלקטרומגנטי). על-אף שמכניקת היגס הפכה להיות חלק מקובל מהמודל הסטנדרטי, הבוזון עצמו טרם נתגלה בחיישנים. הסיבה לכך היא ככל הנראה מסתו הגבוהה, אך היעדרותו היא סיבה לדאגה רבה בקרב פיזיקאי החלקיקים.

[עריכה] מעבר למודל הסטנדרטי

[עריכה] סימטריית-על

הרחבה מרכזית של המודל הסטנדרטי מערבת חלקיקי סימטריית-על, הנקראים סחלקיקים, ואלה כוללים את הסלפטונים, סקווארקים, נייטרילנואים וצ'רג'ינואים. לכל חלקיק במודל הסטנדרטי יהיה חלקיק-על שהספין שלו קטן ב-1/2 מזה של החלקיק המקורי. בנוסף, הסחלקיקים כבדים יותר מהחלקיקים המקוריים: הם כבדים עד כדי כך שמאיצי החלקיקים הקיימים כיום לא יהיו חזקים מספיק כדי לצפות בהם. אף-על-פי-כן, כמה פיזיקאים מאמינים שהחלקיקים יתגלו עד שנת 2008 במאיץ התנגשויות ההאדרונים הנבנה בימים אלו ב-CERN.

[עריכה] תורת המיתרים

על-פי תורת המיתרים כל סוג של חלקיק יסודי הוא למעשה ביטוי של תבנית רטיטה של מיתר בסיסי. כל המיתרים הנם זהים, בסופו של דבר, אך החלקיקים שונים האחד מהשני בתבנית שבה המיתר שלהם רוטט. חלקיקים מסיביים יותר הם ביטוי של תבניות רטיטה אנרגטיות יותר. אך חלקיקים יסודיים אינם מכילים מיתרים: הם עצמם מיתרים.

תאוריית המיתרים גם צופה את קיומם של הגרביטונים. זיהוי גרביטונים בניסוי הוא דבר בלתי-אפשרי, מכיוון שהכוח הגרביטציוני הוא כה חלש בהשוואה לשאר הכוחות.

[עריכה] ראו גם

קטגוריה: פיזיקת חלקיקים

See also ebooksgratis.com: no banners, no cookies, totally FREE.